我国建成全球首个熊猫型光伏电站，这是不是来卖萌的呢？

1. 我国建成全球首个熊猫型光伏电站，这是不是来卖萌的呢？

出品：科普中国
制作：山夕团队 李嘉欣
监制：中国科学院计算机网络信息中心
能源紧缺、环境污染、气候变暖等问题的加剧，以及经济可持续发展的迫切需求使新能源开发和利用有了空前的意义。相比于风能，太阳能覆盖范围更广，产出较稳定，应用类型灵活多样，所以，各国都积极探索太阳能发电。然而，人们在利用太阳能发电时却不总是产生正面效果。

最近，美国艾文帕太阳能发电站就出现了令人意想不到的事。该发电站因不合理的设计，使其反射镜产生的高温致上千只鸟死于非命，或被灼伤致死，或直接被高温焚化。

“心疼！”
这种现象不是第一次产生，也不会是最后一次。除非这个太阳能发电站改进其技术，才有可能让鸟类和昆虫安全经过这片沙漠。
而同样利用太阳能发电，我国则正享受到太阳能发电的便利之处。就在7月7日，我国建成了世界上首个熊猫外型的太阳能光伏发电站，且已开始并网发电。该电站全部投入使用后，能在25年内提供32亿千瓦时的绿色电力，相当于节约煤炭105.6万吨，减少二氧化碳排放270万吨。

此外，中国屋顶太阳能的装机容量将在2017年达到700万千瓦至800万千瓦，普通人家不但能使用这些电力，还能将剩余的电力卖给电网。

为什么同样是太阳能发电，却带来不同的结果呢？因为二者采用不同的技术。
聚光太阳能发电：我不是故意杀死小鸟的！
艾文帕太阳能发电站通过30万块电脑控制的反射镜，将阳光聚集到459英尺（约140米）高的水塔上，加热锅炉管道内的水，从而产生蒸汽，驱动涡轮，产生电力。
这是属于太阳能光热利用中的高温发电。
光热利用的原理：用太阳能集热器将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。其中，光热发电系统又可分为太阳能槽式发电系统、太阳能塔式发电系统和太阳能蝶式发电系统。
小科普：
太阳能槽式发电系统：采用线性抛物面反射聚焦太阳光到集热管上，经过传热加热驱动汽轮机带动发电机发电，镜面采用自动跟踪系统跟踪太阳光。
太阳能塔式发电系统：采用安装了自动跟踪系统的反射器阵列反射太阳光到塔上的接受器，驱动机器运转带动发电机发电。
太阳能蝶式发电系统：采用蝶式反射镜面发射太阳光到聚焦面上而产生高温，热量通过吸热器传递给发动机，接着带动发电机发电。

目前，艾文帕太阳能发电站采用的这种聚光太阳能发电技术已经过时了，其弊端也在运营之后逐渐暴露出来。
其反射镜产生的温度可达1000华氏度（约537摄氏度），足以杀死并烤焦误闯入这里的鸟类和昆虫。更危险的是，有时反射镜没有按照正确路径跟踪太阳，就会把阳光聚焦到错误的地方，酿成事故。
从艾文帕太阳能发电站的例子中，我们可以清晰到看到这种用聚光太阳能发电技术的光热利用有其弊端，但仅从边沁的功利主义原则来看，算是利大于弊。那么，光伏发电技术又是什么？与之相比，又有哪些优点呢？
光伏发电技术：我用的效应，名字很清奇！
目前，我国开发太阳能大多都是采用光伏发电技术。而所用的光伏电池主要有晶体硅电池和薄膜电池。例如，我国最新建成的这个萌萌哒熊猫外型光伏发电站就是利用这两种不同的电池，来产生不同的视觉色彩效果。其中，熊猫的黑色部分，由单晶体硅太阳能电池组成；白色部分则由薄膜太阳能电池组成。

至于光伏发电的基本原理，却不能像讲电池分类那样简单。具体来说，它是利用光生伏打效应（PS：我不是错别字，别人也称我为光生伏特效应）将太阳辐射能直接转换为电能，即当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被太阳能材料吸收，光子激发电子跃迁至导带成为自由电子。于是不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生了电位差。有了电压，这就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流。
所以，光伏发电过程其实就是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程。具体而言，太阳能光伏发电系统就是一种能将光生伏打效应所得的电能由直流电变成交流电并入电网供电的绿色系统。
例如，我国的国家体育馆、奥林匹克森林公园、五颗松体育馆等场所均应用了太阳能光伏发电系统。采用此系统可以减少有害气体排放、保护环境，还能缓解北京用电压力。其中，国家体育馆屋面安装的100千瓦太阳能并网光伏发电项目，使国家体育馆成为一座“会发电”的奥运场馆。该项目可累计产生232万度绿色电能，同时节约标准煤约904.8吨，减排二氧化碳约2352.5吨。
除了光伏电站外，光伏发电还有很多应用实例，小到太阳能充电器、太阳能路灯、太阳能航标灯，大到太阳能汽车、人造卫星、月球车、太阳能飞行器、光伏建筑一体化等。

太阳能汽车

太阳能飞行器
目前，在世界太阳光伏组件市场上，我国所占的出口份额相当大，并且，我国太阳能发电产业正步入专业化、规模化和国际化的健康发展轨道。希望，熊猫型光伏电站能持续发电，成功完成它的“光荣使命”，而我国屋顶太阳能的装机容量也能完成预定目标，最终让普通人家不但能使用这些电力，还能将剩余的电力卖给电网!

“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。

2. 中国什么开建全球首座熊猫电站？

2016年5月，熊猫绿色电源集团提议建设熊猫外型的光伏电站，同年秋天与联合国发展计划署签署合作协议。该光伏电站已于2016年11月开建。

据悉，当全部投入使用后，该电站发电能力将达到100兆瓦。一个100兆瓦的熊猫电站在25年内可提供32亿度的绿色电力，相当于节约煤炭105.6万吨、减少二氧化碳排放274万吨。

电站由黑白两种颜色组成。如果从高处俯瞰，熊猫的黑色部分，比如爪子和耳朵，由单晶体硅太阳能电池组成；白色部分由薄膜太阳能电池组成。

希望该熊猫光伏电站能够早日建城并投入使用。

3. “熊猫”怎么进行光伏发电呢？

“熊猫”光伏发电是利用电势差的原理来把光能转发为电能。
世界上首座熊猫外形的光伏电站在山西大同郊外落成，近日已开始正式并网发电。电站由黑白两种颜色组成。如果从高处俯瞰，熊猫的黑色部分，比如爪子和耳朵，由单晶体硅太阳能电池组成;白色部分由薄膜太阳能电池组成。 
 
大同熊猫电站鸟瞰图（图片来自网络） 
据悉，全部投入使用后，电站能在25年内提供32亿千瓦时的绿色电力，相当于节约煤炭105.6万吨，减少二氧化碳排放270万吨。 
这只被网友们成为“世界上最可爱的发电站”是怎么工作的呢？这主要依靠的是太阳能光伏发电。 
太阳能光伏发电原理 
在国际市场硅原材料持续紧张的背景下，薄膜太阳电池已成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点。 
太阳光能照射在一些特殊材料上，会引起材料中电子的移动，形成电势差。太阳能光伏发电，就是依据这个原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。 
 
“国宝”发电站（图片来自新华网） 
利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，即当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被太阳能材料吸收，光子激发电子跃迁至导带成为自由电子。于是不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生了电位差。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流。太阳光光伏发电过程其实就是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程。 
 
太阳能光伏发电示意图（图片来自网络） 

光伏电池的基本结构 
光线照射在光伏电池上产生出光生电流和电压，从而获得电功率。这一转变过程首先需要材料吸收光线，使电子获得更高的能量，接着具有更高能量的电子从电池移动到外电路中，释放出额外的这部分能量，再回到太阳能电池中。 
太阳能电池工作的基本过程：产生光生载流子——收集光生载流子从而产生电流——产生较大的光生电压——将产生的功率分配给负载及寄生电阻。 
 
太阳能电池工作的基本结构（图片来自网络） 

光伏发电电池类型 
光伏电池分为晶体硅电池和薄膜电池。晶体硅太阳能电池包括单晶硅太阳电池，多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池。 
其中，单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池，它的构和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。高纯的单晶硅棒是单晶硅太阳电池的原料，硅纯度要求99.999％，为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。 
 
熊猫发电站的黑色部分由单晶硅太阳能电池组成（图片来自网络） 
薄膜电池顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池，目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有三种：硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CIGS）、碲化镉薄膜太阳能电池（CdTe）。 
 
硅基薄膜太阳能电池（图片来自网络） 
光伏发电的其他用途 
除了光伏电站外，光伏发电还有很多应用实例，小到太阳能充电器、太阳能路灯、太阳能航标灯，大到太阳能汽车、人造卫星、月球车、太阳能飞行器、光伏建筑一体化等。 
 
人造卫星的太阳能充电板（图片来自网络） 
中国是目前世界上太阳光伏组件市场出口份额最大的国家之一，我国目前的太阳能发电产业正步入专业化、规模化和国际化的健康发展轨道。 

图片来自网络 

4. “熊猫”怎么进行光伏发电？

“熊猫”光伏发电是利用电势差的原理来把光能转发为电能。
世界上首座熊猫外形的光伏电站在山西大同郊外落成，近日已开始正式并网发电。电站由黑白两种颜色组成。如果从高处俯瞰，熊猫的黑色部分，比如爪子和耳朵，由单晶体硅太阳能电池组成;白色部分由薄膜太阳能电池组成。 
 
大同熊猫电站鸟瞰图（图片来自网络） 
据悉，全部投入使用后，电站能在25年内提供32亿千瓦时的绿色电力，相当于节约煤炭105.6万吨，减少二氧化碳排放270万吨。 
这只被网友们成为“世界上最可爱的发电站”是怎么工作的呢？这主要依靠的是太阳能光伏发电。 
太阳能光伏发电原理 
在国际市场硅原材料持续紧张的背景下，薄膜太阳电池已成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点。 
太阳光能照射在一些特殊材料上，会引起材料中电子的移动，形成电势差。太阳能光伏发电，就是依据这个原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。 
 
“国宝”发电站（图片来自新华网） 
利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，即当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被太阳能材料吸收，光子激发电子跃迁至导带成为自由电子。于是不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生了电位差。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流。太阳光光伏发电过程其实就是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程。 
 
太阳能光伏发电示意图（图片来自网络） 

光伏电池的基本结构 
光线照射在光伏电池上产生出光生电流和电压，从而获得电功率。这一转变过程首先需要材料吸收光线，使电子获得更高的能量，接着具有更高能量的电子从电池移动到外电路中，释放出额外的这部分能量，再回到太阳能电池中。 
太阳能电池工作的基本过程：产生光生载流子——收集光生载流子从而产生电流——产生较大的光生电压——将产生的功率分配给负载及寄生电阻。 
 
太阳能电池工作的基本结构（图片来自网络） 

光伏发电电池类型 
光伏电池分为晶体硅电池和薄膜电池。晶体硅太阳能电池包括单晶硅太阳电池，多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池。 
其中，单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池，它的构和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。高纯的单晶硅棒是单晶硅太阳电池的原料，硅纯度要求99.999％，为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。 
 
熊猫发电站的黑色部分由单晶硅太阳能电池组成（图片来自网络） 
薄膜电池顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池，目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有三种：硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CIGS）、碲化镉薄膜太阳能电池（CdTe）。 
 
硅基薄膜太阳能电池（图片来自网络） 
光伏发电的其他用途 
除了光伏电站外，光伏发电还有很多应用实例，小到太阳能充电器、太阳能路灯、太阳能航标灯，大到太阳能汽车、人造卫星、月球车、太阳能飞行器、光伏建筑一体化等。 
 
人造卫星的太阳能充电板（图片来自网络） 
中国是目前世界上太阳光伏组件市场出口份额最大的国家之一，我国目前的太阳能发电产业正步入专业化、规模化和国际化的健康发展轨道。 

图片来自网络 

5. “熊猫”怎么进行光伏发电呢？

“熊猫”光伏发电是利用电势差的原理来把光能转发为电能。
世界上首座熊猫外形的光伏电站在山西大同郊外落成，近日已开始正式并网发电。电站由黑白两种颜色组成。如果从高处俯瞰，熊猫的黑色部分，比如爪子和耳朵，由单晶体硅太阳能电池组成;白色部分由薄膜太阳能电池组成。 
 
大同熊猫电站鸟瞰图（图片来自网络） 
据悉，全部投入使用后，电站能在25年内提供32亿千瓦时的绿色电力，相当于节约煤炭105.6万吨，减少二氧化碳排放270万吨。 
这只被网友们成为“世界上最可爱的发电站”是怎么工作的呢？这主要依靠的是太阳能光伏发电。 
太阳能光伏发电原理 
在国际市场硅原材料持续紧张的背景下，薄膜太阳电池已成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点。 
太阳光能照射在一些特殊材料上，会引起材料中电子的移动，形成电势差。太阳能光伏发电，就是依据这个原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。 
 
“国宝”发电站（图片来自新华网） 
利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，即当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被太阳能材料吸收，光子激发电子跃迁至导带成为自由电子。于是不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生了电位差。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流。太阳光光伏发电过程其实就是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程。 
 
太阳能光伏发电示意图（图片来自网络） 

光伏电池的基本结构 
光线照射在光伏电池上产生出光生电流和电压，从而获得电功率。这一转变过程首先需要材料吸收光线，使电子获得更高的能量，接着具有更高能量的电子从电池移动到外电路中，释放出额外的这部分能量，再回到太阳能电池中。 
太阳能电池工作的基本过程：产生光生载流子——收集光生载流子从而产生电流——产生较大的光生电压——将产生的功率分配给负载及寄生电阻。 
 
太阳能电池工作的基本结构（图片来自网络） 

光伏发电电池类型 
光伏电池分为晶体硅电池和薄膜电池。晶体硅太阳能电池包括单晶硅太阳电池，多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池。 
其中，单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池，它的构和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。高纯的单晶硅棒是单晶硅太阳电池的原料，硅纯度要求99.999％，为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。 
 
熊猫发电站的黑色部分由单晶硅太阳能电池组成（图片来自网络） 
薄膜电池顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池，目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有三种：硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CIGS）、碲化镉薄膜太阳能电池（CdTe）。 
 
硅基薄膜太阳能电池（图片来自网络） 
光伏发电的其他用途 
除了光伏电站外，光伏发电还有很多应用实例，小到太阳能充电器、太阳能路灯、太阳能航标灯，大到太阳能汽车、人造卫星、月球车、太阳能飞行器、光伏建筑一体化等。 
 
人造卫星的太阳能充电板（图片来自网络） 
中国是目前世界上太阳光伏组件市场出口份额最大的国家之一，我国目前的太阳能发电产业正步入专业化、规模化和国际化的健康发展轨道。 

图片来自网络